JP2022139925A - Motor control system and motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータを駆動制御するモータ制御システム及びモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control system and a motor control device that drive and control a motor.
比較的大型の機械における稼動部の位置決め制御を行うためには、複数のサーボモータを協働させて一つの可動部(駆動対象)を稼働させる制御、所謂タンデム制御を行うモータ制御システムが知られている。このようなモータ制御システムとして、各種の機械装置の可動部を稼動させる複数のサーボモータと、この複数のサーボモータをそれぞれ駆動制御する駆動制御装置と、これら駆動制御装置に対して通信ネットワークを介して指令信号を送信することで各駆動制御装置を統括制御する上位制御装置とを備えるシステムがある。 In order to control the positioning of moving parts in a relatively large machine, there is known a motor control system that performs so-called tandem control, in which a plurality of servo motors cooperate to operate a single movable part (driven object). ing. Such a motor control system includes a plurality of servo motors that operate movable parts of various mechanical devices, a drive control device that drives and controls the plurality of servo motors, and a communication network for these drive control devices. There is a system provided with a host control device that centrally controls each drive control device by transmitting a command signal to the drive control device.
特許文献1には、一の機構を複数のサーボモータにより駆動するサーボドライブシステムに含まれる信号線の増加を抑制しながら、サーボドライブシステムに故障が発生したときに、それらのサーボモータを短時間で停止し、その機構を機械的な負荷から保護する技術が開示されている。また、特許文献2には、サーボ制御装置の構成要素に異常が発生しても負荷のサーボ制御を継続させる装置が開示されている。
In Patent Document 1, while suppressing an increase in the number of signal lines included in a servo drive system in which one mechanism is driven by a plurality of servo motors, when a failure occurs in the servo drive system, those servo motors are turned off for a short time. A technique is disclosed to stop at and protect the mechanism from mechanical loads. Further,
一つの可動部を複数のモータが協働して駆動するシステムでは、このうち一つのモータに故障が発生して停止させる場合、故障が発生したモータと共に他のモータも停止させることになる。
この場合、故障を検知した駆動制御装置は、自己が駆動制御するモータ、即ち故障が発生したモータを停止させると共に、通信ネットワークを介して上位制御装置に故障の発生を通知する。そして、上位制御装置が、通信ネットワークを介して他の駆動制御装置に故障の発生を通知し、各駆動制御装置が、それぞれ駆動制御しているモータを停止させる。
このように協働している複数のモータのうち一つに故障が発生した場合、全てのモータを速やかに停止することが望ましいが、上位制御装置を介して他の駆動制御装置に故障の発生を通知する方式では、上位制御装置へ故障を通知する時間と、上位制御装置から他の駆動制御装置へ故障を通知する時間とが必要となり、故障が発生してから全てのモータが停止するまでのタイムラグが大きいという問題があった。また、このタイムラグは、通信ネットワークの通信サイクルに依存し、通信サイクルを大きく設定すると、タイムラグが大きくなるという問題がある。
In a system in which a plurality of motors cooperate to drive one movable part, when one of the motors is stopped due to a failure, the other motors are also stopped together with the failed motor.
In this case, the drive control device that has detected the failure stops the motor it drives and controls, that is, the motor in which the failure has occurred, and notifies the host controller of the occurrence of the failure via the communication network. Then, the host control device notifies the other drive control devices of the occurrence of the failure via the communication network, and each drive control device stops the motors it is driving and controlling.
When a failure occurs in one of a plurality of motors cooperating in this way, it is desirable to stop all motors promptly, but it is also possible to prevent the occurrence of failures in other drive control devices via the host controller. In the notification method, it takes time to notify the upper control device of the failure and time for the upper control device to notify the other drive control devices of the failure. There was a problem that the time lag was large. Moreover, this time lag depends on the communication cycle of the communication network, and there is a problem that the time lag increases when the communication cycle is set large.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、駆動対象を複数のモータで協働して駆動し、これら複数のモータの駆動制御を上位制御装置が制御するシステムにおいて、故障が発生してから全てのモータを停止させるまでのタイムラグをモータ制御装置と上位制御装置との通信サイクルに依存せずに短くする技術の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems. It is an object of the present invention to provide a technique for shortening the time lag from occurrence to stopping of all motors without depending on the communication cycle between a motor control device and a host control device.
上記課題を解決するために、本発明のモータ制御システムは、同一の駆動対象を駆動す
る複数のモータをそれぞれ駆動制御する複数のモータ制御装置を上位制御装置が制御するシステムであって、前記上位制御装置は、前記複数のモータ制御装置に対し、第一の通信線を介して、前記モータを駆動制御するための動作指令信号を送信し、前記複数のモータ制御装置のそれぞれが、前記動作指令信号に基づいて、前記モータ制御装置に対応する前記モータの動作を指定する指令値を生成するモータ制御部と、前記モータ制御部からの前記指令値に応じて、前記モータを駆動するための駆動電流を前記モータに供給する駆動部と、自己の前記モータ制御装置内の所定回路において故障が発生した場合に第一故障モードと判定し、前記所定回路以外で故障が発生した場合に第二故障モードと判定し、前記第一故障モード又は第二故障モードを示す故障モード情報を出力する故障判定部と、前記故障判定部から出力された前記故障モード情報を前記第一の通信線から独立し前記複数のモータ制御装置間を電気的に接続する第二の通信線 を介して、前記複数のモータ制御装置
のうち前記自己のモータ制御装置を除く他のモータ制御装置へ通知するモード通知部と、前記自己のモータ制御装置と前記他のモータ制御装置に関し、取得された前記故障モード情報に基づいて、前記モータを停止させるための制動制御を実行する制動制御部と、を備える。
In order to solve the above-described problems, a motor control system of the present invention is a system in which a host controller controls a plurality of motor control devices that drive and control a plurality of motors that drive the same driven object, wherein the host A control device transmits an operation command signal for driving and controlling the motor to the plurality of motor control devices via a first communication line, and each of the plurality of motor control devices transmits the operation command signal. a motor control unit for generating a command value designating the operation of the motor corresponding to the motor control device based on the signal; and a drive for driving the motor according to the command value from the motor control unit. A first failure mode is determined when a failure occurs in a drive unit that supplies current to the motor and a predetermined circuit in the motor control device itself, and a second failure mode is determined when a failure occurs in a circuit other than the predetermined circuit. a failure determination unit for determining a mode and outputting failure mode information indicating the first failure mode or the second failure mode; and the failure mode information output from the failure determination unit independent of the first communication line. a mode notification unit that notifies other motor control devices of the plurality of motor control devices other than the self motor control device via a second communication line that electrically connects the plurality of motor control devices; and a braking control unit for executing braking control for stopping the motor based on the acquired failure mode information regarding the self motor control device and the other motor control device.
このように本発明のモータ制御システムは、各モータ制御装置で故障を検出した場合、上位制御装置を介さずに故障モード情報を他のモータ制御装置へ通知することにより、モータ制御装置と上位制御装置との通信サイクルに依らず、速やかにモータを停止させることができる。また、各モータ制御装置が駆動制御するモータを故障モード情報に基づいて選択した制動制御で停止させることにより、各モータの停止位置や停止タイミングなどを同期させて適切に各モータを停止させることができる。 As described above, the motor control system of the present invention, when a failure is detected in each motor control device, notifies the failure mode information to the other motor control devices without going through the host control device. The motor can be quickly stopped regardless of the communication cycle with the device. In addition, by stopping the motors driven and controlled by each motor control device by braking control selected based on failure mode information, each motor can be stopped appropriately by synchronizing the stop position and stop timing of each motor. can.
また、上記課題を解決するために、本発明のモータ制御装置は、上位制御装置によって制御され、同一の駆動対象を駆動する複数のモータをそれぞれ駆動制御する複数のモータ制御装置のうち一つのモータ制御装置であって、前記上位制御装置から第一の通信線を介して動作指令信号を受信し、前記動作指令信号に基づいて、前記モータ制御装置に対応する前記モータの動作を指定する指令値を生成するモータ制御部と、前記モータ制御部からの前記指令値に応じて、前記モータを駆動するための駆動電流を前記モータに供給する駆動部と、自己の前記モータ制御装置内の所定回路において故障が発生した場合に第一故障モードと判定し、前記所定回路以外で故障が発生した場合に第二故障モードと判定し、前記第一故障モード又は第二故障モードを示す故障モード情報を出力する故障判定部と、前記故障判定部から出力された前記故障モード情報を前記第一の通信線から独立し前記複数のモータ制御装置間を電気的に接続する第二の通信線を介して、前記複数のモータ制御装置のうち前記自己のモータ制御装置を除く他のモータ制御装置へ通知するモード通知部と、前記自己のモータ制御装置と前記他のモータ制御装置に関し、取得された前記故障モード情報に基づいて、前記モータを停止させるための制動制御を実行する制動制御部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, a motor control device of the present invention is controlled by a host control device, and drives and controls a plurality of motors that drive the same driven object. A control device, which receives an operation command signal from the host control device via a first communication line, and based on the operation command signal, a command value specifying the operation of the motor corresponding to the motor control device. a driving unit for supplying a drive current for driving the motor to the motor according to the command value from the motor control unit; and a predetermined circuit in the motor control device itself. If a failure occurs in the above, it is determined as the first failure mode, and if a failure occurs in a circuit other than the predetermined circuit, it is determined as the second failure mode, and failure mode information indicating the first failure mode or the second failure mode is provided. a failure determination unit that outputs the failure mode information output from the failure determination unit via a second communication line that is independent of the first communication line and electrically connects the plurality of motor control devices; a mode notification unit for notifying other motor control devices other than the self motor control device among the plurality of motor control devices; a braking control unit that executes braking control for stopping the motor based on the mode information.
このように本発明のモータ制御装置は、各モータ制御装置で故障を検出した場合、上位制御装置を介さずに故障モード情報を他のモータ制御装置へ通知することにより、モータ制御装置と上位制御装置との通信サイクルに依らず、速やかにモータを停止させることができる。また、各モータ制御装置が駆動制御するモータを故障モード情報に基づいて選択した制動制御で停止させることにより、各モータの停止位置や停止タイミングなどを同期させて適切に各モータを停止させることができる。 As described above, the motor control device of the present invention, when a failure is detected in each motor control device, notifies the failure mode information to the other motor control devices without going through the host control device. The motor can be quickly stopped regardless of the communication cycle with the device. In addition, by stopping the motors driven and controlled by each motor control device by braking control selected based on failure mode information, each motor can be stopped appropriately by synchronizing the stop position and stop timing of each motor. can.
前記自己のモータ制御装置の前記故障モード情報が前記第一故障モードを表す場合、前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記駆動部から前記モータに供給する前記駆動電流を遮断する制御を実行し、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータの速度に同期して、該他のモータ制御装置に対
応する前記モータを停止させる制御を実行してもよい。
When the failure mode information of the self motor control device indicates the first failure mode, the braking control section of the self motor control device controls to cut off the drive current supplied from the drive section to the motor. and the braking control unit of the other motor control device stops the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the speed of the motor corresponding to the self motor control device. may be executed.
前記自己のモータ制御装置の前記故障モード情報が前記第二故障モードを表す場合、前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記モータを停止させるための複数の制動制御のうち一つを選択し、選択した前記制動制御で前記モータを停止させ、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行してもよい。 When the failure mode information of the self motor control device indicates the second failure mode, the braking control unit of the self motor control device performs one of a plurality of braking controls for stopping the motor. The motor is stopped by the selected braking control, and the braking control unit of the other motor control device synchronizes with the motor corresponding to the self motor control device to stop the other motor control device. You may perform the control which stops the said motor corresponding to.
前記複数の制動制御のうち一つが、前記駆動部から前記モータに供給する前記駆動電流を遮断する制御であって、前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記駆動電流を遮断する制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータの速度に同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行してもよい。 One of the plurality of braking controls is control for interrupting the drive current supplied from the drive section to the motor, wherein the braking control section of the self motor control device interrupts the drive current. is selected, the braking control unit of the other motor control device stops the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the speed of the motor corresponding to the self motor control device. control may be exercised.
前記複数の制動制御のうち一つが、ダイナミックブレーキによって前記モータを停止させる制御であって、前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記ダイナミックブレーキによって前記モータを停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、該ダイナミックブレーキのタイミングに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行してもよい。 When one of the plurality of braking controls is control for stopping the motor by dynamic braking, and the braking control unit of the self motor control device selects control for stopping the motor by the dynamic braking , the braking control unit of the other motor control device may execute control to stop the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the timing of the dynamic braking.
前記複数の制動制御のうち一つが、前記モータに停止するためのトルクを発生させて、前記モータを停止させる制御であって、前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記トルクを発生させて前記モータを停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、該トルクの発生タイミングに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行してもよい。 One of the plurality of braking controls is control to stop the motor by generating a torque for stopping the motor, wherein the braking control section of the self motor control device generates the torque. When the control to stop the motor is selected, the braking control unit of the other motor control device stops the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the torque generation timing. control may be exercised.
前記複数の制動制御のうち一つが、前記モータを所定の位置で停止させる制御であって、前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記モータを所定の位置で停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを前記所定の位置で停止させる制御を実行してもよい。 One of the plurality of braking controls is control for stopping the motor at a predetermined position, and the braking control unit of the self motor control device selects control for stopping the motor at a predetermined position. In this case, the braking control unit of the other motor control device stops the motor corresponding to the other motor control device at the predetermined position in synchronization with the motor corresponding to the self motor control device. control may be exercised.
前記複数の制動制御のうち一つが、前記モータを所定の減速度で停止させる制御であって、前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記モータを所定の減速度で停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータの速度に同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行してもよい。 One of the plurality of braking controls is control for stopping the motor at a predetermined deceleration, and the braking control unit of the self motor control device performs control for stopping the motor at the predetermined deceleration. When selected, the braking control unit of the other motor control device stops the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the speed of the motor corresponding to the self motor control device. may be executed.
本発明は、駆動対象を複数のモータで協働して駆動し、これら複数のモータの駆動制御を上位制御装置が制御するシステムにおいて、故障が発生してから全てのモータを停止させるまでのタイムラグをモータ制御装置と上位制御装置との通信サイクルに依らず短くする技術を提供できる。 The present invention relates to a system in which a plurality of motors cooperate to drive an object to be driven, and a host controller controls the drive control of the plurality of motors. can be shortened regardless of the communication cycle between the motor controller and the host controller.
図1は、本発明に係るモータ制御システム1の概略構成図である。モータ制御システム1は、第一ネットワークN1と、複数のサーボモータ2(2A~2C)と、複数のサーボドライバ4(4A~4C)と、PLC(Programmable Logic Controller)5と、第二ネッ
トワークN2と、駆動対象60とを備える。本実施形態では、複数のサーボドライバ4(4A~4C)を夫々区別して説明する場合には符号4A~4Cを用い、区別なく説明する場合には符号4を用いる。同様に、複数のサーボモータ2(2A~2C)を夫々区別して説明する場合には符号2A~2Cを用い、区別なく説明する場合には符号2を用いる。本実施形態において、サーボドライバ4は、モータ制御装置に相当し、PLC5は上位制御装置に相当する。本実施形態のサーボモータ2は、モータ21とエンコーダ22を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor control system 1 according to the present invention. The motor control system 1 includes a first network N1, a plurality of servo motors 2 (2A to 2C), a plurality of servo drivers 4 (4A to 4C), a PLC (Programmable Logic Controller) 5, and a second network N2. , and a driven
第一ネットワークN1は、複数のサーボドライバ4と、PLC5とが接続され、サーボドライバ4とPLC5との間で相互に通信を可能とする第一の通信線である。第一ネットワークN1は、例えば、Ether CATである。第二ネットワークN2は、第一ネットワーク
から独立し複数のサーボドライバ4間を電気的に接続する第二の通信線である。第二ネットワークN2は、各サーボドライバ4の間で相互に通信を可能とする。
The first network N1 is a first communication line to which a plurality of
モータ制御システム1は、複数のサーボモータ2をそれぞれ駆動制御する複数のサーボドライバ4に対して、PLC5が第一ネットワークN1を介して動作指令信号を送ることで、各サーボドライバ4を統括的に制御し、複数のサーボモータ2を協働させて同一の駆動対象60を駆動するシステムである。
In the motor control system 1, the
各サーボドライバ4は、自己の所定回路、及び自己が駆動制御するサーボモータ2など所定回路以外における故障を監視し、所定回路の故障を検出した場合に第一故障モードと判定し、所定回路以外の故障を検出した場合に第二故障モードと判定する。そして、故障を検出したサーボドライバ4は、第二ネットワークN2を介して、第一故障モード又は第二故障モードを示す故障モード情報を他のサーボドライバ4へ通知すると共に、故障モード情報に基づいて、サーボモータ2を停止させるための複数の制動制御のうち一つを選択し、選択した制動制御に従って、自己が駆動制御するサーボモータ2を停止させる。
Each
また、各サーボドライバ4は、他のサーボドライバ4から故障モード情報を受信した場合、この故障モード情報に基づいて、複数の制動制御のうち一つを選択し、選択した制動制御に従って、自己が駆動制御するサーボモータ2を停止させる。
Further, when each
このように各サーボドライバ4で故障を検出した場合、PLC5を介さずに故障モード情報を他のサーボドライバ4へ通知することにより、サーボドライバ4とPLC5との通信サイクルに依らず、速やかにサーボモータ2を停止させることができる。また、各サーボドライバ4が駆動制御するサーボモータ2を故障モード情報に基づいて選択した制動制御で停止させることにより、各サーボモータ2の停止位置や停止タイミングなどを揃えて適切に各サーボモータ2を停止させることができる。
When each
サーボモータ2は、駆動対象60を含む機械装置のアクチュエータとして当該機械装置内に組み込まれている。サーボモータ2のモータ21は、例えばACモータである。そして、エンコーダ22は、モータ21の動作を検出するためにモータ21に取り付けられる。エンコーダ22は、検出されたモータ21の動作を示すフィードバック信号を生成するとともに、そのフィードバック信号をサーボドライバ4に送信する。フィードバック信号は、たとえばモータ21の回転軸の回転位置(角度)についての位置情報、その回転軸の回転速度の情報等を含む。エンコーダ22には一般的なインクリメンタル型エンコーダ、アブソリュート型エンコーダを適用することができる。
The
駆動対象60は、例えば、産業用ロボットのアームや搬送装置といった機械装置である。図1の例において、駆動対象60は、移動ステージ61と、伝達機構62とを有し、移動ステージ61が伝達機構62を介してモータ21に接続されている。伝達機構62は、プーリーと駆動ベルトや、ギヤ、ネジ棒など、モータ21の駆動力を移動ステージ61に伝達する機構である。
The driven
図2は、サーボドライバ4の機能ブロック図である。図2に示すように、サーボドライバ4は、フィードバック処理部41、モータ制御部42、遮断部43、駆動部44、及び異常時同時停止制御部50を有している。フィードバック処理部41は、エンコーダ22からのフィードバック信号に基づいてフィードバック値を生成する。たとえばエンコーダ22からパルスが出力される場合、フィードバック処理部41は、そのパルスをカウントすることによりモータ21の位置や移動速度を算出するとともに、その位置や速度を示す値を含むフィードバック値を生成する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
なお、エンコーダ22は、その内部で同時にスキャニングを行なうことにより独立したパルスの出力が可能となるように二重化された回路を有しており、二重化されたフィードバック信号を出力する。そのため、フィードバック処理部41は、エンコーダ22から二重化されたフィードバック信号を受けるとともに、それらのフィードバック信号に基づいて二重化されたフィードバック値を生成する。そして、フィードバック処理部41は、その生成された二重化されたフィードバック値をモータ制御部42に送るとともに、異常時同時停止制御部50にも送る。なお、本実施形態のエンコーダ22は、二重化されたフィードバック信号を出力する安全対応エンコーダであるが、これに限定されるものではなく、二重化されていないフィードバック信号を出力するものでもよい。
The
次に、モータ制御部42は、PLC5から動作指令信号を受けるとともに、フィードバック処理部41からフィードバック値を受ける。モータ制御部42は、動作指令信号とフィードバック値とに基づいて、位置フィードバック制御、速度フィードバック制御を実行するための指令値を生成する。例えば、モータ制御部42は、動作指令信号と、フィードバック値に基づくフィードバック制御により、自己のサーボドライバ4と接続されたモータ21、換言すると自己のサーボドライバ4に対応するモータ21が動作指令信号に追従するように位置指令値及び速度指令値を生成する。なお、当該フィードバック制御で採用されるフィードバック方式は、モータ21が組み込まれる機械装置(搬送装置等)の所定の目的(例えば、荷物の搬送)に好適なサーボループが形成される方式であり、適宜設計することができる。そして、モータ制御部42で生成されたこれらの指令値は、駆動信号として遮断部43と異常時同時停止制御部50に送られる。
Next, the
次に、遮断部43は、後述する異常時同時停止制御部50から遮断信号を受けた場合において、後述する駆動部44にモータ制御部42からの駆動信号を電気的に通過させないことで、駆動部44を停止させる。これによりモータ制御部42が駆動信号を送出したとしても、モータ21が停止することになる。一方、遮断部43に遮断信号が入力されない場合には、遮断部43はモータ制御部42から出力された指令値を伴う駆動信号をそのまま駆動部44に通過させる。なお、遮断部43は、モータ制御部42等の機能部から独立して存在する構成に限定されるものではなく、モータ制御部42が遮断部43を兼ね、異常時同時停止制御部50から遮断信号を受けた場合に、位置指令値及び速度指令値の出力を停止することで、駆動部44を停止させてもよい。
Next, when receiving a cutoff signal from the abnormal simultaneous
駆動部44は、遮断部43を介して、モータ制御部42からの駆動信号を受ける。駆動部44は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子で構成される回路を有しており、モータ制御部42からの駆動信号に基づいて、スイッチング素子をPWM方式に従ってオン・オフさせるための信号を生成するとと
もに、その信号に従ってスイッチング素子をオン・オフさせる。これによりモータ21に交流電力が供給されるとともに、駆動信号に従ってモータ21が駆動される。一方、遮断部43が作動し駆動信号の駆動部44への伝達が遮断されると、駆動部44からの出力がオフに固定される。これによりモータ21への電力供給が停止されるので、モータ21からのトルクの出力が停止することになる。
The
ダイナミックブレーキ部45は、抵抗器451と、リレー452を備え、後述のようにモータ21の制動時に異常時同時停止制御部50からの指令に応じてリレー452を閉じ、モータ21からの回生電流を抵抗器451で消費することでモータ21の運動エネルギーを無くして停止させる。
The
このようにフィードバック処理部41、モータ制御部42、遮断部43、駆動部44は、いわばモータ21の駆動制御に直接関連する機能部である。一方で、異常時同時停止制御部50は、エンコーダ22の動作の故障の発生を判断し、故障が発生していると判断される場合には、モータ21の動作を停止させ当該動作に対する安全を確保する機能部である。具体的には、異常時同時停止制御部50は、更に詳しくは故障判定部51と、モード通知部52と、制動制御部53を有している。
Thus, the
故障判定部51は、PLC5から受信する動作指令信号、フィードバック処理部41から受信するフィードバック値、モータ制御部42から受信する指令値、エンコーダ22から受信するフィードバック信号に基づいて故障を検出する。例えば、故障判定部51は、エンコーダから二重化したフィードバック信号を受信し、これらを比較して、閾値以上の差がなければ故障が発生していないこと、即ち正常であることを検出し、閾値以上の差があればサーボモータ2に故障が発生したことを検出する。
The
また、故障判定部51は、フィードバック処理部41から二重化したフィードバック値を受信し、これらを比較して、閾値以上の差がなければ故障が発生していないこと、即ち正常であることを検出し、閾値以上の差があり且つエンコーダ22からのフィードバック信号が正常であればフィードバック処理部41に故障が発生したことを検出する。また、故障判定部51は、フィードバック処理部41から受信したフィードバック値とPLC5から受信した動作指令値とに基づいてモータ制御部が出力する指令値を推定し、この推定した指令値とモータ制御部42から受信した指令値とを比較して、閾値以上の差がなければ故障が発生していないこと、即ち正常であることを検出し、閾値以上の差があればモータ制御部42に故障が発生したことを検出する。
Further, the
更に、異常時同時停止制御部50は二重化され、互いの出力を故障判定部51が比較し、閾値以上の差がなければ故障が発生していないこと、即ち正常であることを検出し、閾値以上の差があれば異常時同時停止制御部50に故障が発生したことを検出する。本実施形態において、フィードバック処理部41、モータ制御部42、異常時同時停止制御部50は、所定回路(主要回路)であり、故障判定部51は、これら所定回路において故障が発生したことを検出した場合に第一故障モードと判定する。また、故障判定部51は、所定回路以外、例えばサーボモータ2で故障が発生したことを検出した場合に第二故障モードと判定する。そして、故障判定部51は、故障が発生したことを検出した場合に、第一故障モード又は第二故障モードを示す故障モード情報を出力する。なお、これら故障の判定は、二重化された信号の比較に限らず、指令値等との比較や、信号の値が正常な範囲から逸脱していないか等、他の手法によって故障を判定するものでもよい。
Furthermore, the simultaneous
モード通知部52は、故障判定部51で故障が発生したことが検出された場合に、故障判定部51から出力された故障モード情報を第一ネットワークN1と異なる第二ネットワークN2を介して接続された複数のサーボドライバ4のうち、自己のサーボドライバ4を
除く他のサーボドライバ4へ通知する。
When the
制動制御部53は、他のサーボドライバ4から故障モード情報を取得した場合、又は同じ異常時同時停止制御部50に属する故障判定部51から故障モード情報を取得した場合に、取得した故障モード情報に基づいて、モータ21を停止させるための制動制御を行なう。ここで、制動制御とは、例えば、フリーランによる制動(第一制動制御)、ダイナミックブレーキによる制動(第二制動制御)、停止時トルクによる制動(第三制動制御)、所定位置での制動(第四制動制御)、所定減速度での制御(第五制動制御)などが挙げられる。
When the
フリーランによる制動(第一制動制御)は、遮断部43に遮断信号を送り、遮断部を動作させてモータ21に供給される駆動電流を遮断することでモータを停止させる制御である。この場合、駆動電流の遮断後、モータ21は惰性によって僅かに移動するが、駆動トルクが発生しなくなることで停止する。
Braking by free-running (first braking control) is control to stop the motor by sending a cutoff signal to the
ダイナミックブレーキによる制動(第二制動制御)は、モータ制御部42による指令値を0rpmにさせる又は遮断部43を作動させて駆動電流を遮断してモータ21を制動させ
ると共に、ダイナミックブレーキ部45に指令を送ってリレー452を閉じさせ、モータ21からの回生電流を抵抗器451で消費させて速やかにモータ21を停止させる制御である。
Braking by the dynamic brake (second braking control) sets the command value by the
停止時トルクによる制動(第三制動制御)は、モータ制御部42に指令信号を送り、停止トルクを発生させるように駆動信号を出力させる制御である。
Braking by stopping torque (third braking control) is control for sending a command signal to the
所定位置での制動(第四制動制御)は、モータ制御部42に指令信号を送り、故障が発生した時点から所定距離移動した後の位置で停止させるように駆動信号を出力させる制御である。なお、この位置が、故障が発生した時点からの経過時間や、ステップで特定できる場合、故障が発生した時点からに存在する位置や、故障が発生した時点から所定ステップ後の位置等に停止させてもよい。
Braking at a predetermined position (fourth braking control) is control in which a command signal is sent to the
所定減速度での制御(第五制動制御)は、モータ制御部42に指令信号を送り、故障が発生した時点からモータ21が停止するまで所定の減速度で減速するように駆動信号を出力させる制御である。
Control at a predetermined deceleration (fifth braking control) sends a command signal to the
なお、故障モード情報に応じて、どの制動制御が選択されるかは、予めユーザによって設定される。例えば、サーボドライバ4の所定回路に故障が発生した場合、即ち、制動制御部53が、同じ異常時同時停止制御部50に属する故障判定部51から第一故障モードを示す故障モード情報を取得した場合、モータ21を制御しようとしても適切に制御できない可能性があるため、当該サーボドライバ4では、第一制動制御が選択されるように設定する。制動制御部53が、同じ異常時同時停止制御部50に属する故障判定部51から第二故障モードを示す故障モード情報を取得した場合の制動制御は、駆動対象60の仕様などに応じて任意に設定されてよい。例えば第二~第五制動制御の何れかが設定される。この故障が発生したサーボドライバ4又は故障が発生したモータ21を駆動制御するサーボドライバ4で選択される制動制御の設定を故障時設定とも称す。なお、サーボドライバ4又はこのサーボドライバ4に対応するモータ21に故障が発生した場合、当該サーボドライバ4及びモータ21を故障側のサーボドライバ4や故障側のモータ21と称し、故障が発生していない他のサーボドライバ4及びモータ21を正常側のサーボドライバ4や正常側のモータ21と称す。
The user sets in advance which braking control is selected according to the failure mode information. For example, when a failure occurs in a predetermined circuit of the
正常側のサーボドライバ4、即ち制動制御部53が、他のサーボドライバ4から故障モ
ード情報を取得したサーボドライバ4は、故障側サーボドライバ4によって制動制御されるモータ21と同期して自己が駆動制御するモータ21を停止させる。例えば、故障が発生してから正常側サーボドライバ4に故障モード情報が通知され、制動制御を実行するまでのタイムラグが無視できる程度に小さい場合、正常側サーボドライバ4は、故障側サーボドライバ4と同じ制動制御を選択するようにしてもよい。
The
例えば、サーボドライバ4Aの所定回路に故障が発生し、サーボドライバ4Aが、第一故障モードと判定して、第一制動制御を選択し、フリーランでモータ21を停止させる場合、他のサーボドライバ4B,4Cも第一制動制御を選択し、フリーランでモータ21を停止させることで、故障側のモータ21の速度に同期してモータ21を停止させる。また、サーボモータ2Aに故障が発生し、サーボドライバ4Aが、第二故障モードと判定した場合、故障時設定に従い第二~第五制動モードの何れかを選択してモータ21を停止させる場合、他のサーボドライバ4B,4Cも同じ制動制御を選択してモータ21を停止させる。
For example, when a failure occurs in a predetermined circuit of the
また、故障が発生してから正常側サーボドライバ4に故障モード情報が通知され、制動制御を実行するまでに所定のタイムラグが生じる場合、正常側サーボドライバ4は、このタイムラグを考慮して故障側サーボドライバ4が制御するサーボモータ2と同期して、自己が制御するサーボモータ2を停止させるように制動制御を行なってもよい。例えば、故障側と比べて正常側のモータ21が停止する位置が1ステップ分遅れる場合であって、故障側サーボドライバ4Aが、第一制動制御を選択し、フリーランで故障発生から所定ステップ(本例では3ステップ)後にサーボモータ2Aが停止することが見込まれる場合、正常側サーボドライバ4B,4Cは、第四制動制御を選択し、故障モード情報の受信から所定ステップ(本例では3ステップ)後、即ち故障発生から4ステップ後にサーボモータ2B,2Cを停止させる。これにより故障側のサーボモータ2Aと正常側のサーボモータ2B,2Cを同じ位置関係で停止させることができる。
Further, if there is a predetermined time lag between when the
更に、正常側サーボドライバ4B,4Cは、故障側サーボドライバ4Aが実行する制動制御に応じ、故障側サーボモータ2Aと同期させて正常側サーボモータ2B,2Cを停止させる。例えば、故障側サーボドライバ4Aがダイナミックブレーキによって故障側サーボモータ2Aを停止させる制御(第二制動制御)を選択した場合、正常側サーボドライバ4B,4Cの制動制御部53は、該ダイナミックブレーキのタイミングに同期して、正常側サーボモータ2B,2Cを停止させる。同様に、故障側サーボドライバ4Aが、トルクを発生させて故障側サーボモータ2Aを停止させる制御(第三制動制御)を選択した場合、正常側サーボドライバ4B,4Cの制動制御部53は、該トルクの発生タイミングに同期して、正常側サーボモータ2B,2Cを停止させる。故障側サーボドライバ4Aが、故障側サーボモータ2Aを所定の位置で停止させる制御(第四制動制御)を選択した場合、正常側サーボドライバ4B,4Cの制動制御部53は、故障側サーボモータ2Aに同期して、正常側サーボモータ2B,2Cを前記所定の位置で停止させる。更に、故障側サーボドライバ4Aが、故障側サーボモータ2Aを所定の減速度で停止させる制御(第五制動制御)を選択した場合、正常側サーボドライバ4B,4Cの制動制御部53は、故障側サーボモータ2Aの減速度に同期して、正常側サーボモータ2B,2Cを停止させる。
Further, the
ここで、上記故障判定部51及び制動制御部53を有する異常時同時停止制御部50による制動制御について、図3に基づいて説明する。図3に示す制動制御は、異常時同時停止制御部50を形成する演算装置(MPU等)により、例えば、指令値が生成される制御周期で繰り返して実行される。ステップS101では、故障判定部51が、PLC5から動作指令信号、フィードバック処理部41からフィードバック値、モータ制御部42から指令値、エンコーダ22からフィードバック信号を取得する。
Here, the braking control by the simultaneous
ステップS102にて、故障判定部51は、ステップS101で取得した動作指令信号、フィードバック値、指令値、及びフィードバック信号に基づいて故障が発生したか否かを判定する処理を行う。故障の判定は、例えばこれらの二重化された信号を比較し、閾値以上の違いがあった場合に故障が発生したと判定する。なお、これら故障の判定は、二重化された信号の比較に限らず、指令値等との比較や、信号の値が正常な範囲から逸脱していないか等、他の手法によって故障を判定するものでもよい。
In step S102, the
ステップS102で肯定判定の場合、故障判定部51は、ステップS103へ移行し、故障箇所に応じて、故障モードが、第一故障モードか否かを判定する。ステップS103で肯定判定の場合、故障判定部51は、ステップS104へ移行し、故障時設定に従って第一制動制御を選択する。そして、ステップS105にて、制動制御部53が、第一制動制御に従ってサーボモータ2を停止させる。
In the case of an affirmative determination in step S102, the
一方、ステップS103で否定判定の場合、故障判定部51は、ステップS106へ移行し、故障時設定に従って第二~第五制動制御の何れかを選択する。そして、ステップS107にて、制動制御部53が、ステップS106で選択された制動制御に従ってサーボモータ2を停止させる。
On the other hand, if the determination in step S103 is negative, the
また、ステップS102で否定判定の場合、故障判定部51は、ステップS108へ移行し、他のサーボドライバ4から故障モード情報を受信したか否かを判定する。ステップS108で否定判定であれば、故障判定部51は、図3の処理を終了し、肯定判定であればステップS109へ移行し、故障側サーボモータ2と同期して正常側サーボモータ2を停止させる。
If the determination in step S102 is negative, the
このように本実施形態によれば、サーボドライバ4で故障を検出した場合、PLC5を介さずに故障モード情報を他のサーボドライバ4へ通知することにより、サーボドライバ4とPLC5との通信サイクルに依らず、速やかにサーボモータ2を停止させることができる。また、正常側サーボドライバ4が、サーボモータ2を故障側のサーボモータ2と同期させて制動制御することにより、サーボモータ2の停止位置や停止タイミングなどを揃えて適切に各サーボモータ2を停止させることができる。
As described above, according to the present embodiment, when a failure is detected in the
1 :モータ制御システム
2(2A~2C):サーボモータ
4(4A~4C):サーボドライバ
21 :モータ
22 :エンコーダ
41 :フィードバック処理部
42 :モータ制御部
43 :遮断部
44 :駆動部
45 :ダイナミックブレーキ部
50 :異常時同時停止制御部
51 :故障判定部
52 :モード通知部
53 :制動制御部
60 :駆動対象
61 :移動ステージ
62 :伝達機構
451 :抵抗器
452 :リレー
N1 :第一ネットワーク
N2 :第二ネットワーク
1: Motor control system 2 (2A to 2C): Servo motor 4 (4A to 4C): Servo driver 21: Motor 22: Encoder 41: Feedback processing unit 42: Motor control unit 43: Cutoff unit 44: Driving unit 45: Dynamic Brake unit 50 : Simultaneous stop control unit 51 : Failure determination unit 52 : Mode notification unit 53 : Braking control unit 60 : Driven object 61 : Moving stage 62 : Transmission mechanism 451 : Resistor 452 : Relay N1 : First network N2 : Second network
Claims (9)
前記上位制御装置は、前記複数のモータ制御装置に対し、第一の通信線を介して、前記モータを駆動制御するための動作指令信号を送信し、
前記複数のモータ制御装置のそれぞれが、
前記動作指令信号に基づいて、前記モータ制御装置に対応する前記モータの動作を指定する指令値を生成するモータ制御部と、
前記モータ制御部からの前記指令値に応じて、前記モータを駆動するための駆動電流を前記モータに供給する駆動部と、
自己の前記モータ制御装置内の所定回路において故障が発生した場合に第一故障モードと判定し、前記所定回路以外で故障が発生した場合に第二故障モードと判定し、前記第一故障モード又は第二故障モードを示す故障モード情報を出力する故障判定部と、
前記故障判定部から出力された前記故障モード情報を前記第一の通信線から独立し前記複数のモータ制御装置間を電気的に接続する第二の通信線を介して、前記複数のモータ制御装置のうち前記自己のモータ制御装置を除く他のモータ制御装置へ通知するモード通知部と、
前記自己のモータ制御装置と前記他のモータ制御装置に関し、取得された前記故障モード情報に基づいて、前記モータを停止させるための制動制御を実行する制動制御部と、
を備える、モータ制御システム。 A motor control system in which a host control device controls a plurality of motor control devices that respectively drive and control a plurality of motors that drive the same driven object,
The host control device transmits an operation command signal for driving and controlling the motors to the plurality of motor control devices via a first communication line,
each of the plurality of motor controllers,
a motor control unit that generates a command value designating the operation of the motor corresponding to the motor control device based on the operation command signal;
a drive unit that supplies a drive current for driving the motor to the motor according to the command value from the motor control unit;
When a failure occurs in a predetermined circuit in the motor control device of itself, it is determined as a first failure mode, and when a failure occurs in a circuit other than the predetermined circuit, it is determined as a second failure mode, and the first failure mode or a failure determination unit that outputs failure mode information indicating a second failure mode;
The failure mode information output from the failure determination unit is transmitted to the plurality of motor control devices via a second communication line that is independent of the first communication line and electrically connects the plurality of motor control devices. a mode notification unit that notifies other motor control devices other than the self motor control device;
a braking control unit that executes braking control for stopping the motor based on the acquired failure mode information regarding the self motor control device and the other motor control device;
A motor control system, comprising:
前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記駆動部から前記モータに供給する前記駆動電流を遮断する制御を実行し、
前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータの速度に同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行する、
請求項1に記載のモータ制御システム。 When the failure mode information of the self motor control device indicates the first failure mode,
The braking control unit of the self motor control device executes control to cut off the drive current supplied from the drive unit to the motor,
The braking control unit of the other motor control device executes control to stop the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the speed of the motor corresponding to the self motor control device.
The motor control system of claim 1.
前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記モータを停止させるための複数の制動制御のうち一つを選択し、選択した前記制動制御で前記モータを停止させ、
前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行する、
請求項1に記載のモータ制御システム。 When the failure mode information of the self motor control device indicates the second failure mode,
The braking control unit of the self motor control device selects one of a plurality of braking controls for stopping the motor, and stops the motor with the selected braking control,
The braking control unit of the other motor control device executes control to stop the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the motor corresponding to the self motor control device.
The motor control system of claim 1.
前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記駆動電流を遮断する制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータの速度に同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行する、
請求項3に記載のモータ制御システム。 one of the plurality of braking controls is control for interrupting the drive current supplied from the drive unit to the motor,
When the braking control unit of the self motor control device selects control to cut off the drive current, the braking control unit of the other motor control device controls the motor corresponding to the self motor control device. executing control to stop the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the speed;
4. A motor control system according to claim 3.
前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記ダイナミックブレーキによって前記モータを停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は
、該ダイナミックブレーキのタイミングに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行する、
請求項3に記載のモータ制御システム。 one of the plurality of braking controls is control for stopping the motor by dynamic braking,
When the braking control unit of the self motor control device selects control to stop the motor by the dynamic brake, the braking control unit of the other motor control device synchronizes with the timing of the dynamic brake. , executing control to stop the motor corresponding to the other motor control device;
4. A motor control system according to claim 3.
前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記トルクを発生させて前記モータを停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、該トルクの発生タイミングに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行する、
請求項3に記載のモータ制御システム。 one of the plurality of braking controls is control for generating a torque for stopping the motor to stop the motor,
When the braking control unit of the self motor control device selects control to generate the torque and stop the motor, the braking control unit of the other motor control device synchronizes with the torque generation timing. and execute control to stop the motor corresponding to the other motor control device;
4. A motor control system according to claim 3.
前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記モータを所定の位置で停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータに同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを前記所定の位置で停止させる制御を実行する、
る請求項1~4の何れか1項に記載のモータ制御システム。 one of the plurality of braking controls is control for stopping the motor at a predetermined position,
When the braking control unit of the self motor control device selects control to stop the motor at a predetermined position, the braking control unit of the other motor control device corresponds to the self motor control device. executing control to stop the motor corresponding to the other motor control device at the predetermined position in synchronization with the motor;
The motor control system according to any one of claims 1 to 4.
前記自己のモータ制御装置の前記制動制御部が、前記モータを所定の減速度で停止させる制御を選択した場合、前記他のモータ制御装置の前記制動制御部は、前記自己のモータ制御装置に対応する前記モータの速度に同期して、該他のモータ制御装置に対応する前記モータを停止させる制御を実行する、
る請求項1~5の何れか1項に記載のモータ制御システム。 One of the plurality of braking controls is control for stopping the motor at a predetermined deceleration,
When the braking control unit of the self motor control device selects control to stop the motor at a predetermined deceleration, the braking control unit of the other motor control device corresponds to the self motor control device. executing control to stop the motor corresponding to the other motor control device in synchronization with the speed of the motor that
The motor control system according to any one of claims 1 to 5.
前記上位制御装置から第一の通信線を介して動作指令信号を受信し、前記動作指令信号に基づいて、前記モータ制御装置に対応する前記モータの動作を指定する指令値を生成するモータ制御部と、
前記モータ制御部からの前記指令値に応じて、前記モータを駆動するための駆動電流を前記モータに供給する駆動部と、
自己の前記モータ制御装置内の所定回路において故障が発生した場合に第一故障モードと判定し、前記所定回路以外で故障が発生した場合に第二故障モードと判定し、前記第一故障モード又は第二故障モードを示す故障モード情報を出力する故障判定部と、
前記故障判定部から出力された前記故障モード情報を前記第一の通信線から独立し前記複数のモータ制御装置間を電気的に接続する第二の通信線を介して、前記複数のモータ制御装置のうち前記自己のモータ制御装置を除く他のモータ制御装置へ通知するモード通知部と、
前記自己のモータ制御装置と前記他のモータ制御装置に関し、取得された前記故障モード情報に基づいて、前記モータを停止させるための制動制御を実行する制動制御部と、
を備えるモータ制御装置。 One motor control device among a plurality of motor control devices that are controlled by a host control device and that respectively drive and control a plurality of motors that drive the same driven object,
A motor control unit that receives an operation command signal from the host control device via a first communication line and generates a command value designating the operation of the motor corresponding to the motor control device based on the operation command signal. When,
a drive unit that supplies a drive current for driving the motor to the motor according to the command value from the motor control unit;
When a failure occurs in a predetermined circuit in the motor control device of itself, it is determined as a first failure mode, and when a failure occurs in a circuit other than the predetermined circuit, it is determined as a second failure mode, and the first failure mode or a failure determination unit that outputs failure mode information indicating a second failure mode;
The failure mode information output from the failure determination unit is transmitted to the plurality of motor control devices via a second communication line that is independent of the first communication line and electrically connects the plurality of motor control devices. a mode notification unit that notifies other motor control devices other than the self motor control device;
a braking control unit that executes braking control for stopping the motor based on the acquired failure mode information regarding the self motor control device and the other motor control device;
A motor controller comprising:
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